一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置。它包括進氣管、儲液罐、出氣管、煙氣溫差發(fā)電器、集液管、集液器以及回流管。儲液罐中盛放足量的水，進氣管深入儲液罐底部，管口沒入儲液罐的水中，出氣管與溫差發(fā)電器的換熱通道相連，在溫差發(fā)電器的換熱通道的底部連接集液管，集液管與集液罐頂部連接，集液罐底部開口與回流管連接，回流管最終與儲液罐底部連接。本實用新型能夠有效提高煙氣與換熱通道之間的換熱系數(shù)，使溫差發(fā)電器的輸出功率與轉(zhuǎn)換效率均得到提高。
【專利說明】
一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置，屬于與余熱回收利用相結(jié)合的溫差發(fā)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源問題和環(huán)境問題的日益嚴重，如何在確保環(huán)境友好的前提下最大限度的提高能源的利用效率己成為世界各國普遍關(guān)注的問題。天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的能源，被廣泛應用于國民生活與生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，如燃氣采暖、工業(yè)加熱等。天然氣的快速發(fā)展，對其熱能的高效利用已成為行業(yè)優(yōu)先考慮的問題。目前燃氣采暖設(shè)備排煙溫度在150-250Γ左右，工業(yè)加熱設(shè)備排煙溫度更高，造成能量的浪費。半導體溫差發(fā)電器利用溫差將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，其無化學反應且無機械移動部件，因而具有無噪聲、無污染、無磨損且小巧輕便、使用壽命長等優(yōu)點，利用溫差發(fā)電器回收煙氣中的熱能進行發(fā)電能夠提高能量的利用效率以及能量的品質(zhì)。
[0003]傳統(tǒng)的溫差發(fā)電裝置利用換熱通道將煙氣中的熱量傳遞給溫差發(fā)電器的熱端，但是由于單純的氣體對流換熱系數(shù)很低，只有10_100W/m2K，造成溫差發(fā)電器的熱端與煙氣之間存在較大的溫差，溫差發(fā)電片冷熱端溫差較小，制約著溫差發(fā)電片的輸出功率以及轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置。它是對普通煙氣溫差發(fā)電器的改進。本實用新型能夠有效提高煙氣與換熱通道之間的換熱系數(shù)，提高溫差發(fā)電片熱端溫度，使溫差發(fā)電器的輸出功率與轉(zhuǎn)換效率得到提高，單位長度溫差發(fā)電器發(fā)電量增加，在此基礎(chǔ)上，能夠減少溫差發(fā)電器的長度以及體積，減少了生產(chǎn)成本。本實用新型提供了一種簡便易行、應用廣泛的提高燃氣煙氣溫差發(fā)電性能的方法。
[0005]本實用新型提供的一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置包括進氣管、儲液罐、出氣管、煙氣溫差發(fā)電器、集液管、集液器以及回流管。儲液罐是一個密封的罐體(或箱體)，其中盛放足量的水，進氣管深入儲液罐底部，管口要沒入儲液罐的水中，在儲液罐上部開口連接出氣管，出氣管與溫差發(fā)電器的換熱通道相連，在溫差發(fā)電器的換熱通道的底部，每片溫差發(fā)電片對應的底部均開設(shè)一個小孔，每個小孔均連接一根集液管，集液管與集液罐頂部連接，集液罐是一個密封的罐體(或箱體)，集液罐底部開口與回流管連接，回流管最終與儲液罐底部連接。此外，儲液罐與集液罐安裝高度要稍低于煙氣溫差發(fā)電器，并且溫差發(fā)電器底部應高于儲液罐與集液罐中的水位高度，防止水回流到煙氣溫差發(fā)電器的換熱通道中。
[0006]本實用新型提供的一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置的運行方法包括的步驟:儲液罐內(nèi)裝有一定量(儲液罐體積的1/2-2/3)的純水，高溫煙氣首先通過進氣管進入儲液罐內(nèi)與罐內(nèi)水充分接觸，高溫煙氣與純水充分混合，將會變成溫度較低的低溫飽和煙氣，低溫飽和煙氣通過儲液罐的出氣管進入溫差發(fā)電器，在溫差發(fā)電器中，低溫飽和煙氣在換熱通道中會發(fā)生冷凝放熱，其換熱系數(shù)能夠提高很多，最終，使溫差發(fā)電器的熱端溫度得到提高，發(fā)電量增大。溫差發(fā)電器換熱通道內(nèi)冷凝產(chǎn)生的水由溫差發(fā)電器底部經(jīng)集液管流入集液器，由于集液器與儲液罐用回流管聯(lián)通，收集到的冷凝水回流到儲液罐中，實現(xiàn)系統(tǒng)整體的持續(xù)穩(wěn)定運行。
[0007]本實用新型具有普遍適用性，不僅適用于普通換熱通道下的溫差發(fā)電器裝置，也適用于換熱通道帶強化換熱部件的溫差發(fā)電裝置。本實用新型利用水蒸氣凝結(jié)換熱系數(shù)較大以及汽化潛熱巨大的特點，將煙氣中的部分能量轉(zhuǎn)移水蒸氣中，通過提高煙氣中水蒸氣的含量，以提高煙氣的對流換熱系數(shù)，從而有效提高煙氣溫差發(fā)電器熱端溫度，提高溫差發(fā)電器的發(fā)電效率以及發(fā)電密度，此外由于飽和濕煙氣比熱容的增大，單位長度溫差發(fā)電器的發(fā)電量增大，從而達到節(jié)約溫差發(fā)電器的用料，節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。
【附圖說明】
[0008]圖1為一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置的示意圖。
[0009]圖2為傳統(tǒng)的煙氣溫差發(fā)電器原理示意圖。
【具體實施方式】
[0010]以下參照附圖進一步說明本實用新型的內(nèi)容、特點及功效。
[0011]如圖1所示，本實用新型提供的一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置包括進氣管1、儲液罐
2、出氣管3、煙氣溫差發(fā)電器4、集液管5、集液器6以及回流管7。儲液罐2是一個密封的罐體(或箱體)，其中盛放足量(儲液罐體積的1/2-2/3)的水，進氣管I深入儲液罐2底部，管口要沒入儲液罐2的水中，在儲液罐2上部開口連接出氣管3，出氣管3與煙氣溫差發(fā)電器4的換熱通道相連，在煙氣溫差發(fā)電器4的換熱通道的底部，每片溫差發(fā)電片對應的底部均開設(shè)一個小孔，每個小孔均連接一根集液管5，集液管5與集液罐6頂部連接，集液罐6是一個密封的罐體(或箱體)，集液罐6底部開口與回流管7連接，回流管7最終與儲液罐2底部連接。此外，儲液罐2與集液罐6安裝高度要稍低于煙氣溫差發(fā)電器4，并且溫差發(fā)電器4底部應高于儲液罐2與集液罐6中的水位高度，方便煙氣溫差發(fā)電器4換熱通道中的凝結(jié)水順利流向集液罐6。
[0012]普通煙氣溫差發(fā)電器如圖2所示，包括煙氣進口通道21，煙氣出口通道22，煙氣換熱通道27，冷卻流體進口通道23，冷卻流體出口通道24，冷流體換熱器25以及半導體溫差發(fā)電片26。普通煙氣溫差發(fā)電器依靠煙氣與冷流體的溫差進行發(fā)電，具體過程如下:高溫煙氣通過煙氣進口通道21進入煙氣換熱通道27，在煙氣換熱通道27中高溫煙氣將熱量傳遞給溫差發(fā)電片26的熱端而變?yōu)榈蜏責煔庥蔁煔獬隹谕ǖ?2排出，在溫差發(fā)電片26中，一部分熱量轉(zhuǎn)變成電能，剩余的熱量被冷流體換熱器25中的冷流體吸收，冷流體可以是冷空氣也可以是冷水。但是由于高溫煙氣與煙氣換熱通道27之間的換熱系數(shù)一般較低，造成高溫煙氣與溫差發(fā)電片26的熱端之間存在較大的熱阻，實際溫差發(fā)電片26的熱端溫度要遠低于高溫煙氣的溫度，造成發(fā)電量與發(fā)電效率較低。
[0013]本實用新型將高溫煙氣首先通過進氣管I通入儲液罐2內(nèi)，使其與罐內(nèi)水充分接觸，高溫煙氣中的部分熱量傳遞給水，使部分水氣化變成水蒸氣，此時高溫煙氣的溫度降低，但煙氣中水蒸氣含量將會增加，最終，未飽和的煙氣將變成溫度較低的飽和濕煙氣通過進氣管3進入溫差發(fā)電器4的煙氣換熱通道27中。在煙氣換熱通道27中，低溫飽和濕煙氣遇冷將會發(fā)生水蒸氣的冷凝，飽和濕煙氣在煙氣換熱通道27中的換熱系數(shù)要比原高溫煙氣大得多，因此，低溫飽和濕煙氣與溫差發(fā)電片26熱端之間的熱阻將會降低，溫差發(fā)電片26的熱端溫度更接近低溫飽和濕煙氣的溫度，雖然此時飽和濕煙氣的溫度不如原高溫煙氣的溫度高，但是換熱系數(shù)的提高使得溫差發(fā)電片26的熱端溫度依然高于原方法，溫差發(fā)電片26的冷熱端溫差增大，發(fā)電量與發(fā)電效率將會增大。煙氣換熱通道27中由于低溫飽和濕煙氣中水蒸氣的冷凝，在煙氣換熱通道27中將會出現(xiàn)冷凝水，通過集液管5將冷凝水收集到集液罐6中，最后集液罐6中的冷凝水回流到儲液罐2中完成循環(huán)。
[0014]此外，由于飽和濕煙氣的比熱較非飽和濕煙氣的比熱大，降低相同的溫度，飽和濕空氣釋放出更多的熱量，因此單位面積溫差發(fā)電器的發(fā)電量增大，相同的溫差發(fā)電器將會進一步降低煙氣的溫度，煙氣余熱的總體利用率提高，發(fā)電量增大，發(fā)電效率增大。
[0015]本實用新型同樣適用于換熱通道采取了強化換熱方式的溫差發(fā)電器，因為本實用新型是改變溫差發(fā)電器進氣的狀態(tài)，對于能夠強化煙氣對流換熱的通道，同樣可以強化飽和濕煙氣的換熱效果，因此本實用新型具有普遍適用性。
[0016]本實用新型不僅適用于回收燃氣煙氣余熱的溫差發(fā)電器，也適用于含濕量較大的任何形式下的尾氣，如濕度含量較大的煤、生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的煙氣，其煙氣中水蒸氣含量較大，也可利用本實用新型提高煙氣對流換熱系數(shù)，提高溫差發(fā)電器性能。
[0017]盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高效煙氣溫差發(fā)電裝置，其特征在于它包括進氣管、儲液罐、出氣管、煙氣溫差發(fā)電器、集液管、集液器以及回流管;進氣管管口深入儲液罐的水中，儲液罐頂部連接出氣管一端，出氣管的另一端與溫差發(fā)電器的換熱通道相連；換熱通道底部設(shè)小孔，小孔對應溫差發(fā)電器的溫差發(fā)電片;每個小孔均連接集液管，集液管與集液罐頂部連接;集液罐底部設(shè)回流管，回流管連通儲液罐;儲液罐與集液罐密封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的進氣管深入儲液罐的底部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的儲液罐與集液罐安裝高度要稍低于煙氣溫差發(fā)電器，溫差發(fā)電器底部應高于儲液罐與集液罐中的水位高度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的儲液罐的水的體積為儲液罐體積I/2-2/3 ο
【文檔編號】F23J15/06GK205490242SQ201620116590
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】葛明慧, 劉聯(lián)勝, 陳占秀
【申請人】河北工業(yè)大學